ЕКА: Эксперимент по противодействию космической миссии солнечной буре
В центре управления полётами Европейского космического агентства (ЕКА) столкнулись с невиданным ранее сценарием: солнечной бурей невероятной силы. Этот кошмар развернулся не в реальности, а в рамках программы моделирования для Sentinel-1D, что значительно расширило границы возможностей управления космическими аппаратами и готовности к космической погоде.
Перед каждым запуском ЕКА команды миссии проходят этап моделирования, в ходе которого отрабатываются первые моменты работы спутника в космосе и одновременно готовится центр управления миссией к любым аномальным ситуациям. С середины сентября команды Европейского центра космических операций (ESOC) ЕКА занимаются моделированием спутника Sentinel-1D, запуск которого запланирован на 4 ноября 2025 года.
Чтобы смоделировать один из самых экстремальных сценариев, специалисты по моделированию обратились к печально известному событию Кэррингтона 1859 года – сильнейшей геомагнитной буре, когда-либо зарегистрированной. В ходе учений было воспроизведено воздействие катастрофической солнечной бури на работу спутников, чтобы проверить способность команды реагировать без спутниковой навигации и в условиях серьёзных сбоев в работе электроники. Управление по космическому мусору ЕКА и руководители эксплуатации космических аппаратов других околоземных миссий ЕКА также присоединились к учениям для повышения реалистичности, моделируя столкновения между космическими аппаратами и координируя действия.
После запуска и разделения Центр управления полётом ожидает приёма сигнала со спутника. Через несколько минут в Центр управления полётом поступает шумный сигнал. Что-то пошло не так.
Космический аппарат, как и другие аппараты на орбите, пострадал от солнечной вспышки. Эта электромагнитная волна, распространяющаяся со скоростью света, достигла нашей планеты всего через восемь минут после извержения с Солнца.
Группа моделирования сымитировала мощную вспышку класса X45, вызвавшую интенсивное рентгеновское и ультрафиолетовое излучение, нарушающее работу радиолокационных систем, средств связи и данных слежения. Функции навигации теперь отключены, а наземные станции, особенно в полярных регионах, лишились возможности слежения из-за пиковых уровней радиации.
Спустя несколько мгновений на Землю обрушивается вторая волна, на этот раз состоящая из высокоэнергетических частиц, включая протоны, электроны и альфа-частицы. Эти частицы, разогнанные до околосветовых скоростей, достигают нашей планеты за 10–20 минут и начинают нарушать работу бортовой электроники, вызывая перевороты битов и потенциальные необратимые сбои.
Через 15 часов после солнечной вспышки началась третья и самая разрушительная фаза: массивный выброс корональной массы — горячей плазмы заряженных частиц, — движущихся со скоростью до 2000 км/с, обрушился на Землю и спровоцировал катастрофическую геомагнитную бурю.
Шторм вызвал раздувание атмосферы Земли, что увеличило сопротивление спутников на низкой околоземной орбите и сбило их с привычных траекторий. Центры управления полётами получили множество предупреждений о столкновении с космическим мусором и другими космическими аппаратами.
Уровень радиации также резко возрос, повредив электронику и материалы. Сбои, вызванные одним событием, стали ещё более частыми, что привело к повреждению систем и сокращению их срока службы. Сигналы ГНСС ухудшились ещё больше, звёздные датчики перестали работать, а зарядка аккумуляторов усугубила хаос.
Моделирование предоставит критически важную информацию для построения общеевропейских служб оперативного наблюдения за космической погодой, поможет усовершенствовать процедуры и повысить устойчивость.
Помимо проверки устойчивости к космической погоде в ходе операций, подобные симуляции подчеркивают насущную необходимость улучшения возможностей Европы в области прогнозирования событий космической погоды.
В рамках программы ЕКА по космической безопасности разрабатывается Распределённая система датчиков космической погоды (D3S). Эта серия спутников космической погоды и размещенных на них полезных нагрузок будет отслеживать различные параметры космической погоды вокруг Земли и станет уникальным источником данных, готовым к защите граждан и критически важной инфраструктуры Европы.
Вдали от Земли миссия Vigil проведёт наблюдение за «боковой поверхностью» Солнца из точки Лагранжа 5, что позволит получить непрерывную информацию о солнечной активности. Она будет запущена в 2031 году, чтобы обнаруживать потенциально опасные солнечные явления до того, как они станут видны с Земли, предоставляя знания об их особенностях и время для защиты космических аппаратов и наземной инфраструктуры.
Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал
По материалам открытых источников